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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Drehzahlverstellung Gleichstrommotor


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Autor: Stefan (Gast)
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Hallo,

eine Frage zur Drehzahlregelung eines permanent erregten 
Gleichstrommotors (aussen Dauermagnet, Läufer mit Kommutator).

Daten Motor:  230V-DC  100W  20.000 U/min.

welcher Drehzahlsteller ist in Bezug auf Ausgangsleistung/Drehmoment 
besser? Oder gibt es hier keinen Unterschied?

1. Ansteuerung mit PWM

2. Ansteuerung mit Triac - Phasenanschnittsteuerung, die 
Ausgangsspannung der Phasenanschnittsteuerung mit einem B4-Gleichrichter 
gleichrichten und weiter zum Motor.

Das ganze ist/wird eine kleine Frässpindel, Die Drehzahl soll vom PC aus 
mit eingestellt werden. Einstellbereich 6.000-20.000 U/min

Mir geht es hier hauptsächlich darum, ob eine der beiden Schaltungen 
einen Vorteil bzgl. Drehmoment/Leistungsabgabe bei niedrigeren 
Drehzahlen hat.

Der Aufbau der Steuerung ist für mich nicht das Problem, aber mit 
Motoren hab ich nicht so viel Erfahrung.

Danke!

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Stefan schrieb:
> 2. Ansteuerung mit Triac - Phasenanschnittsteuerung, die
> Ausgangsspannung der Phasenanschnittsteuerung mit einem B4-Gleichrichter
> gleichrichten und weiter zum Motor.

So hat das Bosch damals in meiner alten Waschmaschine gemacht, die auch 
mit einem DC Motor angetrieben wurde (Polymotor Italiana). Das lief 
recht brauchbar, vor allem, wenn man vom Motor noch ein Tachosignal 
bekommt und damit den Regelkreis schliessen kann.

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefan (Gast)
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OK Danke, dann werde ich auf Triac und Gleichrichter aufbauen!

Mit einem MOC3020 kann ich mein (netzsynchrones) Zündsignal dann recht 
einfach vom µC verarbeiten.

Vielen Dank!

Autor: MaWin (Gast)
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Stefan schrieb:
> 1. Ansteuerung mit PWM
>
> 2. Ansteuerung mit Triac

TRIAC ist PWM mit 100Hz, was passt.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Triac gibt bei < 100% nur Pulse an den Motor ab, den Rest der Zeit läuft 
der Motor im Leerlauf. Das bedeutet, dass unter Last die Drehzahl 
deutlich stärker sinkt, als wenn er eine niederohmige DC-Quelle oder ein 
echtes PWM-Signal, also bei dem die Spannung immer 0 oder voll ist, 
bekommt (= Gegentakt, d.h., H- oder 1/2 H-Brücke).

Weil die Motorinduktivität bei 100 Hz nicht in der Lage wäre, aus diesem 
gepulsten Signal einen brauchbaren Gleichstrom zu machen, wird eine 
höhere PWM-Frequenz gebraucht. Und der Treiber, also die H- oder 1/2 
H-Brücke, muss hinter dem Gleichrichter sein, sofern es überhaupt 
einen gibt.

DZDZ

Autor: Stefan (Gast)
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Genau darum geht es mir ja, ist eine PWM Ansteuerung mit 0/100% Spannung
bei 500Hz/ 1kHz oder mehr, besser als die Stromimpulse des Triac mit 100 
Hz,

bei PWM kommt natürlich zuerst der Gleichrichter/Zwischenkreis -> MOSFET 
-> Motor

Mein Gedankengang bzgl. meiner Frage war ja auch, ob der Motor nicht 
mehr Drehmoment/Leistung bringt wenn ich auf PWM umsteige.

10%PWM mit 500Hz z.B., da hätte der Motor ja wesentlich öfter in einer 
sec die voll Betriebsspannung/Strom.
Bei Anschnitt stellt sich ja bekommt er ja nur evtl. etwa 40V oder so..

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Stefan schrieb:
> ob der Motor nicht
> mehr Drehmoment/Leistung bringt wenn ich auf PWM umsteige.

Bei 100% bringt er natürlich mit beiden Arten der Ansteuerung gleich 
viel maximale Leistung. Bei < 100% kann man nicht mehr von Leistung 
reden, darum geht es dann ja auch gar nicht. Es geht dann darum, ob die 
Drehzahl bei Last mehr oder weniger einbricht. Und das ist bei PWM 
deutlich besser - jetzt mal ohne über eine Regelung zu diskutieren.

Am ziemlich einfachen Ersatzschaltbild eines DC-Motors lässt sich gut 
nachvollziehen, was wann und warum passiert, wieso das so ist und was 
man alles gut und schlecht machen kann.

Autor: Alexxx (Gast)
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Bei PWM, wenn das Duty Cycle unter 100% bleibt, kann man die Gegen-EMK 
messen und einen Regelkreis damit aufbauen. Dann bleibt die Drehzahl 
stabil.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Das gilt aber nur, wenn es keine Gegentakt-Treiberstufe (1/2 H) ist und 
wenn die Taktfrequenz so klein ist, dass die Auswirkung der 
Motorinduktivität vernachlässigt werden kann. Also z. B. Thyristor bei 
Netzbetrieb.

Man braucht bei einem DC-Motor auch keine Regelung, um bei Lastwechseln 
die Drehzahl weitgehend konstant zu halten. Wenn man den Motorstrom 
misst, kann man abhängig davon die Motorspannung so verändern, dass sie 
sich in genau dem Maße verändert, das für eine konstante Drehzahl 
erforderlich ist. Die Spannungsquelle für den Motor hat dann genau den 
negativen Innenwiderstand, den der Motor als Ankerwiderstand hat, und 
der praktisch ausschließlich die Drehzahländerungen bei Lastwechseln 
verursacht.

Mit der selben Technik lässt sich auch genau so einfach erreichen, dass 
der Motor unter Last sogar schneller wird.

DZDZ

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